连续铸造及其与轧制的衔接工艺

2019/10/313连续铸造及其与轧制的衔接工艺3.1连续铸钢技术连续铸钢是将钢水连续注入水冷结晶器，待钢水凝成硬壳后从结晶器出口连续拉出或送比，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料或直送轧制工序的铸造坯料，称为连续铸坯。2019/10/32连续铸坯在冶金学方面的特点是：(1)钢水在结晶器内得到迅速而均匀的冷却凝固，形成较厚的细晶表面凝固层，无充分时间生成柱状晶区；(2)连续浇铸可避免形成缩孔或空洞，无铸锭之头尾剪切损失，使金属收得率大为提高；(3)整灌钢水的连铸自始至终的冷却凝固时间接近，连铸坯纵向成分偏差可控制在10％以内，远比模铸钢锭为好，(4)在塑性加工时为消除铸态组织所需的压缩比也可以相对减小，铸坯的组织致密，有良好的机械性能。2019/10/33连铸机类型连铸机可以按铸坯断面形状分为厚板坯、薄板坯、大方坯、小方坯、圆坯、异型钢坯及椭圆形钢坯连铸机等，也可按铸坯运行的轨迹分为立式、立弯式、垂直-多点弯曲形、垂直-弧形、多半径弧形（椭圆形）、水平式及旋转式连铸机。2019/10/34立式连铸机出现最早，其优点是钢中夹杂易于上浮排除，凝壳冷却均匀对称，不受弯曲矫直应力，适用于裂纹较敏感钢种的连铸，但缺点是设备高度大，建设投资大，且钢水静压力大易使钢坯产生鼓肚变形，铸坯断面和长度都不能过大，拉速也不宜过高。立弯式连铸机为降低设备高度，将完全凝固的铸坯顶弯成90°角，在水平方向出坯，消除了定尺长度的限制，降低了设备的投资，但缺点是铸坯受弯曲矫直应力，易产生裂纹。2019/10/35弧形连铸机大大降低了设备的高度，仅为立式的1/2-1/3，投资少，操作方便，利于拉速的提高，但缺点是存在设备对弧较难，内外弧冷却欠均匀，弯曲矫直应力较大及夹杂物在内弧侧聚集的缺点，故对钢水纯净度要求更高。椭圆形连铸机为分段改变弯曲半径，故设备更低，称为超低头铸机。垂直-弧形和垂直-多点弯曲形连铸机采用直结晶器并在其下部保留2m左右的直线段，使铸机的高度增加不多，而有利于克服内弧侧夹杂物富集的缺点。水平式铸机设备高度更低，更轻便且投资少，但尚不能制成大生产适用机型。目前世界各国弧形铸机占主导地位，达60％以上。其次为垂直-多点弯曲形。板坯和方坯多采构垂直弧形，而垂直-多点弯曲形则呈增加趋势。2019/10/36连铸机的组成—般连铸机由钢水运载装置(钢水包、回转台)、中间包及其更换装置、结晶器及其振动装置、二冷区夹持辊及冷却水系统、拉引矫直机、切断设备、引锭装置等组成。2019/10/37中间包起缓冲与净化钢液的作用，容量一般为钢水包容量的20％～40％，铸机流数越多，其容量愈大。结晶器是连铸机的心脏，要求有良好的导热性、结构刚性、耐磨性及便于制造和维护等特点，一般由锻造紫铜或铸造黄铜制成。其外壁通水强制均匀冷却。结晶器振动装置的作用是使结晶器作周期性振动，以防止初生坯壳与结晶器壁产生粘结而被拉破。振动曲线一般按正弦规律变化，以减少冲击。其振幅和频率应与拉速紧密配合，以保证铸坯的质量和产量。2019/10/38二冷装置安装在紧接结晶器的出口处，其作用是借助喷水或雾化冷却以加速铸坯凝固并控制铸坯的温度，夹辊和导辊支撑着带液心的高温铸坯，以防止鼓肚变形或造成内裂。要求二冷装置水压、水量可调，以适应不同钢种和不同拉速的需要。拉矫机的作用是提供拉坯动力及对弯曲的铸坯进行矫直，并推动切割装置运动。拉坯速度对连铸产量、质量皆有很大的影响。引锭装置的作用是在连铸开始前，用引锭头堵住结晶器下口，待钢水凝固后将铸坯引拉出铸机，再脱开引锭头，将引锭杆收入存放装置。铸坯切割设备则将连续运动中的铸坯切割成定尺，常用的切割设备有火焰切割器或液压剪与摆动剪。2019/10/393.2钢坯生产及连铸与轧制生产的连续化（1）钢坯生产的主要方法1）轧制法—在初轧（或开坯）机上将钢锭轧成各种断面形状的钢坯的方法。2）锻造法—用锺锤（或水压机）将钢锭锻成各种断面形状的钢坯的方法。3）连铸法—在连铸机上采用连续铸造直接将钢水浇注成各种断面形状的钢坯的方法。4）压铸法—在连铸机上将钢水压铸成各种断面形状的钢坯的方法。各种方法生产的钢坯之比较见表下：2019/10/3102019/10/311连铸法生产的优点：1）不用初轧机简化了生产工序和设备、节省投资和劳动力；2）比初轧坯形状好，成分均匀、坯长（重量）易调节；3）成材率提高6～13%，可达94%以上。4）能耗低、可降低成本10%5）易热装、热送、直接轧制和实现自动化。2019/10/312连铸法不足：1）钢种受一定限制，目前仅限于镇静钢、半镇静钢；2）压缩比受限制，不宜生产特厚板。3）规格少，连铸工艺较复杂。由于连铸法的上述优点，80年代以来获得迅速发展，连铸法已成为钢坯生产的主要生产方式和发展方向。2019/10/3131）连铸坯冷装炉轧制(CCR)-连铸坯与轧机距离远或不能匹配，不能热装热送。2）连铸坯冷至A1线以下状态热装轧制(-HCR)。3）连铸坯冷至两相(+)区，热装轧制(+-HCR)。4）连铸坯直接热装轧制(CC-DHCR)。5）连铸坯直接轧制(CC-DR)。3.3连铸与轧制的衔接模式2019/10/314不同衔接模式适应范围•连铸坯热装轧制（CC—-HCR），这种模式的热装温度一般300℃—600℃，这种模式比较适合连铸车间与轧钢车间距离较远，且连铸能力与轧机能力不能很好匹配的情况。•连铸坯两相区热装轧制（CC—(+)-HCR），连铸坯直接热装轧制（CC—DHCR），这两种模式的热装温度一般在600℃～1150℃，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，且连铸机与轧机小时能力基本匹配的情况。（棒、线、型钢生产基本属于该模式）2019/10/315•连铸坯直接轧制（CC-DR），钢坯温度一般在1150℃以上,连铸机生产的高温连铸坯切割后直接输送到轧机中进行直接轧制，一般情况下，在连铸和轧机间设有均热炉，一方面对输送过程中的连铸坯进行边角补热或均热，另一方面作为缓冲以便轧机出现事故时储存热钢坯。这种模式要求连铸与轧机的小时能力高度匹配，轧机能力应大于连铸机的能力。（板带生产基本属于该模式）•说明：•（1）方式4）之加热炉改为在线感应炉快速加热即为方式5）•（2）方式5）包括CSP,ISP等连铸-连轧短流程工艺。2019/10/3162019/10/3173.4连铸热装、热送、直接轧制的优点1）节能效果显著—直接轧制仅为冷装轧制能耗的1/5。2）成材率高—提高0.5～1.5%（主要氧化烧损减少）3）简化生产工序、节省基建和投资费用。4）生产周期短—从投料到轧出产品仅几小时。2019/10/3183.5实现高水平热装热送，直接轧制、连续铸轧的条件1）连铸车间具有高温无缺陷连铸坯生产技术；无缺陷坯率＞90%。2）连铸机与轧机很好的衔接技术；尽量减少轧机正常停机时间。3）炼钢连铸、轧制操作高度稳定，有效作业率＞85%，且各工序生产能力应匹配得法。2019/10/3194）建立贯穿上下各工序一体化的生产计划管理和质量保证体系。5）在连铸与轧制之间应有缓冲区。6）加热炉应能灵活调节燃烧系统，以适应经常波动轧机小时产量以及热坯与坯料之间经常转换。7）应设置完善的计算机系统，在炼钢、连铸及轧机之间进行控制和协调。2019/10/3202019/10/3212019/10/3223.6热装热送，直接轧制、连续铸轧的存在问题1）连铸坯晶粒大小问题2）连铸坯表面裂纹2019/10/323